Пользуясь электрической энергией владелец любого здания заинтересован в обеспечении максимальной безопасности при длительной работе с высокой степенью надежности. Особенно остро эти вопросы стоят в домах, построенных из горючих материалов:

• дерева;

• бруса;

• СИП панелей.

Последние конструкции уже давно и массово используются в северной Америке, Канаде, скандинавских странах. Несколько десятилетий назад они стали возводиться и в государствах СНГ.

СИП, для справки, обозначает панель со структурой из изоляционных материалов, когда между двумя плитами из ОСП располагают слой пенополистирола, который у нас принято называть пенопластом. Этот наполнитель может хорошо гореть, как было в здании «Хромой лошади» в Перми или не поддерживать горение самозатухающей структурой, использующей добавки антипиринов. Качество обоих сортов материала можно проверить на небольшом кусочке от огня спички. Их стоимость, естественно, отличается.

Изготовлением зданий из СИП панелей на западе занимаются известные строительные компании. Они собирают готовые блоки в заводских условиях по типовой отработанной технологии, а сборка дома осуществляется на месте установки обученной бригадой из нескольких человек довольно быстро.

Создание всех коммуникаций обеспечения жизнедеятельности, включая системы вентиляции, водоснабжения, использования электрической энергии и других, заранее продуманно и воплощено проектом. Под проводку внутри панелей уже сделаны сквозные отверстия.

В наших странах каркасные здания пока еще не имеют такого распространения, а строительные компании, занимающиеся их возведением, поставлены в несколько другие условия работы из-за отличий в законодательстве и технологиях.

Чем опасна электропроводка в доме из СИП панелей

Ориентированностружечные плиты (ОСП) и пенопласт, даже при пропитке составами, препятствующими горению, относятся к материалам, склонным к пожару, а электрические провода и приборы чаще всего являются источниками возникновения открытого огня.

Причины возгорания электропроводки

Токопроводящие магистрали состоят из металлических проводников, соединенных разными способами и слоя изоляции между ними. Пожар может возникнуть:

1. при перегрузке допустимой мощности;

2. в случае короткого замыкания в схеме;

3. под воздействием токов утечек на контур земли;

4. из-за образования электрической дуги внутри кабеля или мест его соединения.

Вопрос ликвидации перегрузок и токов КЗ возложен на автоматические выключатели . Отключением цепей с возникающими токами утечек призваны бороться УЗО и дифференциальные автоматы . А на четвертый пункт возможного возгорания обратим особое внимание, разберем его подробнее.

Электрическая дуга может возникнуть в результате:

1. коксования слоя изоляции в местах подключения электрических жил;

2. образования микротрещин внутри диэлектрического слоя с созданием резистивного замыкания.

Как происходит коксование изоляции

Когда подключенный к клеммнику или другому соединителю проводник поврежден или его ужим выполнен недостаточно плотно, то под действием проходящего по месту соединения тока образуется местное тепловое пятно. Оно со временем вызывает обугливание изоляции, когда слой сажи постепенно накапливается.

Сажа состоит из углерода, который является токопроводящим материалом. Поэтому через него возникают токи утечек.

Разогрев теплового пятна и выделение сажи происходят стихийно. Токопроводящие дорожки образуются неоднородно и между ними создаются электрические дуги, продолжающие процесс коксования.

В итоге возникает критическая ситуация, когда количество углерода достигает величины, достаточной для образования электрической дуги, способной спонтанно воспламенить изоляцию.

Как происходит резистивное короткое замыкание

Производители кабелей и электрических проводов для своей продукции предусматривают технические нормативы по эксплуатации: хранению, транспортировке, монтажу, предупреждению механических изгибов и нагрузок, воздействию опасных факторов окружающей среды и других характеристик.

В большинстве случаев, когда они незначительно, да и не только, нарушаются в диэлектрическом слое создаются микротрещины, не особо влияющие на работоспособность в начальный момент кабеля при вводе его в эксплуатацию. Со временем происходит старение изоляции. Через такие места образуются утечки.

Они слишком слабы, чтобы вызвать короткое замыкание и перегрузку, на токи которых настроен автоматический выключатель. Опять же они не идут через контур земли. Поэтому УЗО или дифавтомат не может среагировать на них.

В результате они продолжают развиваться, образуя слой углерода между двумя проводниками, который постепенно накапливается и создает электрическую дугу внутри кабеля.

При коксовании и резистивном КЗ общей предпосылкой возникновения электрической дуги является образование углерода между токоведущими частями. Затем создаются условия его зажигания и развивается пожар.

Наиболее частые причины повреждения изоляции показаны на картинке.

Ошибочное мнение электриков

Среди бо́льшей части специалистов, работающих с проводкой, существует убеждение, что кабели сделаны очень надежно. Их можно бросать, вытягивать за концы через трубопроводы, изгибать при монтаже и даже топтать ногами. Так они и поступают.

В своей практической деятельности электрики часто наблюдают случаи плохих контактов, возникающие внутри различных клеммников и соединителей, а состояние изоляции кабелей и проводов обычно скрыто внутри стен или закрытых каналов.

Особенности возникновения электрической дуги

Между двумя противоположными потенциалами энергии в воздушной среде возможна ее ионизация. При ее возникновении создается ток газового разряда, содержащий плазму с температурой порядка 6÷10 тысяч градусов. Ее вполне достаточно для возгорания изоляции, расплава меди, возникновения пожара.

Только такой нагрев в домашней проводке возникает не сразу, а развивается поэтапно. На начальной стадии создаются токи утечек, незначительно перегружающие электрическую сеть, которые действуют скрытно.

Развитию дуги способствуют размыкания цепей с большими индуктивностями (мощные асинхронные двигатели, например), создающими высокие напряжения самоиндукции при резкой остановке прохождения тока через них, а также сменяющиеся чередования нагрузок от минимальной до максимальной величины.

Для образования электрической дуги достаточно превысить напряжение между электродами в 15 вольт и ток 0,3 А.

Как ПУЭ предотвращает причины возгорания электропроводки в доме из СИП панелей

Седьмое издание основного законодательного документа для электриков своим пунктом 7.1.38 жестко регламентирует выбор проводов и кабелей и способы их прокладки в зданиях из горючих материалов, рекомендуя основной метод расположения проводов — открыто по поверхности строительных конструкций.

При этом проходы через стены, потолки и перегородки считаются как элементы скрытой проводки, к которой требования ужесточаются:

• обязательным монтажом кабелей и проводов в герметичных металлических конструкциях из труб или коробов, способных локализовать возможное возгорание;

• использованием только кабелей, изоляция которых не поддерживает горение;

• обеспечением возможности доступа ко всем точкам проводки для ее замены.

Выполнить эти требования сложно, а не соблюдать — опасно. Владельцы зданий из СИП панелей, как и строители, ставятся перед выбором способа монтажа проводки. Если ее делать скрытно, то необходимо потратить большую денежную сумму на приобретение материалов и сложную их установку. Открытая проводка нарушает эстетический вид комнат.

Первый опыт строительства дома из СИП-панелей. Инженерные коммуникации:

Способы прокладки электропроводки

Открытый метод

Кабель-каналы

По поверхности плиты ОСП монтируются листы из гипсокартона сплошным слоем. Они не являются горючим материалом, отделяют провода от СИП панели. На них монтируется внешний кабельный канал .

Этот способ отвечает требованиям ПУЭ , позволяет обеспечить минимальные условия красивого вида комнат.

Декоративные плинтуса

Стыки между поверхностями стен и полом или потолком, обшитыми гипсокартоном, можно использовать для помещения в них электрических проводов.

Производители плинтусов выпускают специальные модели, которые имеют достаточный объем для размещения электропроводки. Для них изготавливаются модули крепления розеток и других коммутационных аппаратов.

Ретро проводка

Популярный дизайнерский стиль предполагает оформление квартиры под старину с использованием современных электротехнических материалов в бытовой домашней сети.

Провода прокладываются на удалении от стены за счет свивки на фарфоровых роликах , а розетки и выключатели под старину крепят на декоративных подрозетниках со скрытой металлической вставкой. Изоляционный слой проводов создается с покрытием, препятствующим воздействию солнечных лучей.

Несмотря на простоту монтажа ретро проводка не относится к бюджетным решениям. Все ее комплектующие элементы стоят дорого.

Как поступают владельцы квартир

Специальные ниши из гипсокартона

Создание специальных отсеков из негорючих листов в горизонтальной или вертикальной плоскости расположения позволяет размещать в них различные коммуникации.

При этом часть жилой площади сокращается, но не критично для проживания.

Тройной слой из листов гипсокартона

Внутри среднего слоя между внешним и начальным листами создают каналы для размещения кабелей и проводов.

Метод доступный, но затратный.

Внимание! Электрические коммуникации, которые прячутся в нишах, перегородках из гипсокартона, подвесных потолках считаются по нормативам ПУЭ способами выполнения закрытой проводки. Это является нарушением существующих нормативов безопасности. По правилам необходимо создавать герметичные металлические короба с соединением их в общую цепь для заземления и выравнивания потенциалов.

Проводка в металлических трубах

Пока это единственный разрешенный метод прокладки закрытой электропроводки в зданиях из СИП панелей для владельцев домов в России.

Каждый кабель отделяется слоем металла от легковозгораемой поверхности. Такой монтаж правилен в вопросах безопасности, но выполнить его не так уж и просто, да и довольно дорого.

Как прокладывают электропроводку в домах из СИП панелей на Западе

Если посмотреть на первый рисунок статьи, где бригада рабочих устанавливает панель, то там показано, что в ней уже на заводе высверлены магистрали для электрических проводов. И помещают они их туда без всяких труб и герметичных полостей из металла, препятствующих доступу воздуха при возгорании.

Объясняется это другим подходом к решению вопросов пожарной безопасности, а не халатностью строительных организаций и беспечностью владельцев зданий.

В 1996 году компания Сименс успешно разработала новый вид защиты для жилых зданий, реагирующей на начало появления электрической дуги в электропроводке 0,4 киловольта. До 1999 года эти устройства массово проходили испытания и получили государственный сертификат.

После этого технология монтажа дуговой защиты стала обязательной в западных странах, Канаде и Америке. После ее применения число несчастных случаев, связанное с пожарами из-за нарушений электропроводки, снизилось примерно на 58%.

Защита выпускается в виде модулей, крепящихся на Din-рейку внутри квартирного щитка и занимает в нем мало места.

Как работает дуговая защита

Идея подобных устройств не нова. Они широко использовались и до разработки компании Сименс в системах энергетики всех стран для электрических сетей энергоснабжения с напряжением 04÷35 кВ.

Такая дуговая защита монтируется в распределительных устройствах, состоящих из металлических закрытых шкафов или отсеков. Она может реагировать на возникновение электрической дуги за счет:

• вспышки света, сопровождающей протекание тока в ионизационной газовой среде;

• или резкого возрастания давления внутри закрытого объема.

Для этого используются различные датчики:

• света, например, фототиристоры;

• давления, включающие обычные концевые выключатели, прижимаемые крышками люков, которые откидываются под действием взрыва или другого принципа работы.

Сигнал от датчиков подается на логическую часть защиты, которая по подготовленным алгоритмам последовательно отключает необходимые источники и потребители тока, а затем запускает в работу средства автоматического тушения пожара.

Понятно, что внутри домашней проводки такая технология неприемлема по сложным техническим причинам, поэтому она не выполнялась.

Разработчики дуговой защиты для жилых зданий пошли другим путем. Они проанализировали начальные процессы, происходящие при образовании токов утечек через микротрещины в слое изоляции и пришли к выводу, что форма сигналов тока и напряжения в этот момент отличается от идеальной синусоиды, претерпевает значительные изменения.

Один из вариантов искажения сигнала при начале возникновения дуги, когда она пересекает нулевое значение синусоиды, показан на картинке. Для протекания токов ионизации требуется маленькое напряжение.

Контрольные датчики тока и напряжения модульных устройств дуговой защиты постоянно анализируют формы проходящих через них сигналов. Далее идет сравнение их с синусоидой, а при обнаружении отличий происходит отключение сети.

Места установки дуговой защиты

Детекторы дуги — так называют эти модули за рубежом. Их используют для ограничения рисков возникновения пожаров при образованиях дуги в оконечных устройствах стационарных схем и монтируют в распредщитках для контроля ответственных цепочек питания розеточных групп и светильников жилых домов со спальнями и гостиными.

Кроме того, их рекомендуют устанавливать в зданиях с:

• рисками распространения открытого огня, например, с работающей системой принудительной вентиляции;

• высокой плотностью скопления людей (магазины, кинотеатры);

• хранящимися легковоспламеняющимися материалами;

• затрудненными выходами для экстренной эвакуации.

Рекомендации Международного стандарта

С начала 2014 года МЭК 60364 частью 4—42 рекомендует потребителям электроэнергии в целях пожарной безопасности использовать защиты AFDDs, отвечающие требованиям IEC 62606.

Требования российского ПУЭ пока законодательно не позволяют электрикам выполнять электропроводку в домах из СИП панелей по западным нормативам.

Решение вопросов пожарной безопасности в жилых зданиях обеспечивается не только правильным монтажом электрической проводки, но и комплексом других мер, включающих:

• установку и правильную работу автоматических датчиков пожарной сигнализации ;

• экстренную связь с дежурными пожарными службами;

• поддержании в исправном состоянии подъездных путей и обеспечением многих других мероприятий.